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混凝土要想强度高,好的颗粒级配很重要

编辑:华伟银凯   发布时间:2018-1-6?
  随着一带一路、欧亚大通道等不断推进,基础建设迎来大的发展。混凝土作为质优价廉的建筑材料得到广泛的应用。控制混凝土的施工质量从长远来看具有非常重要的战略意义,符合国家社会资源节约及可持续发展政策。
  混凝土强度是混凝土工程质量和工程验收的重要依据,本文以5-25mm连续粒级卵石作为研究对象,试图通过研究级配对混凝土强度的影响,为下一步配制低剂量水泥高强混凝土和抗冻混凝土提供理论基础。
  一、影响因素
  混凝土的强度是是硬化混凝土最重要的性质,而且混凝土的强度与混凝土的其他性质密切相关,因此,通过评定混凝土的强度,也可以估计混凝土的其他性质,但是影响混凝土强度的因素非常多[1,2],归纳来说,不但有环境条件、施工方法、测试条件,还有各原材料的性质。其中,混凝土中的粗骨料——卵石对混凝土的强度影响比较大。在混凝土内部,卵石是混凝土组成材料中粒径最大的材料,起到骨架的作用,卵石颗粒级配不同,会直接造成混凝的表观密度、塌落度、抗压强度等基本性质指标不同,最终影响混凝土的施工质量。
  《GB/T14685-2011建设用卵石、碎石》规定对于混凝土用卵石的颗粒级配应符合规范6.1的规定,本文以5~25mm连续粒级卵石为研究对象,研究颗粒级配对混凝土强度的影响,摘录部分数据见表1。

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    从表1可以看出,16mm方孔筛上的累计筛余百分比是30%~70%,颗粒级配的上限是下限的233%,因此,笔者认为对于5~25mm连续粒级卵石来说,国家指定的级配范围是一个比较大的范围,为更加准确地评定混凝土强度和控制混凝土的施工质量,本文设定不同累计筛余百分比的卵石粒组,以测定混凝土的强度指标,研究颗粒级配对混凝土强度的影响。
  二、试验方案
  1.原材料
  水泥采用强度等级为42.5的复合硅酸盐水泥,砂采用细度模数为2.7的机制砂,石子采用最大粒径不超过31.5mm的卵石,石子的基本指标见表2,砂和石子的含泥量均不超过规范[3,4]要求,外加剂A。

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    2.试验方法
  本次试验混凝土设计强度等级为C30,混凝土的配合比见表3。混凝土试件的配合比相同,但卵石颗粒级配不同,本次试验将公称粒径5~25mm连续粒级卵石分为五个试验组,粒径由大到小,具体颗粒级配范围见表4,均符合规范要求。每个实验组的混凝土拌制完成后,测定混凝土的表观密度、塌落度等指标,见表5。本次试验试件的成型方法采用振动台法,每个试验组制作混凝土抗压强度非标准件(尺寸为100mm×100mm×100mm)3组。混凝土浇筑36h内脱模,放入标准养护箱内养护到3d、7d和28d龄期。

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  养护到期后,将试件取出,擦干表面水分,在对混凝土试件进行抗压强度试验时,选择加荷速度为0.5MPa/s,然后,对试验结果进行分析总结。
  三、结果与分析
  1.不同颗粒级配下混凝抗压强度的测试结果
  在加荷速度为0.5MPa/s的条件下,对设计强度等级为C30混凝土试件进行抗压强度试验,测得的试验数据均满足规范[5]的要求,最后各组试验结果见表6,用带直线和数据标记的散点图,如图1所示。

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  2.试验结果分析
  从表6可以看出,28d龄期的混凝土抗压强度均大于设计强度,最大测定值比设计值高出110%,归其主要原因是水泥用量相对较多,混凝土中的掺合料相对较少,卵石强度相对较高所引起的。随着16mm方孔筛上的累计筛余百分比的减少,混凝土的抗压强度测试值先增大,增大至最小测试值的136%~159%,后又减少,减少至最大测试值的80%~88%,但仍比最小测试值高出9%~34%。五组5~25mm连续粒级卵石,从试验1组到试验3组,粒径不断由大到小,试验组中最大粒径和平均粒径不断变少,卵石总的表面积反而不断变大,颗粒搭配良好,卵石不但起到了很好的骨架作用,还使混凝土各组成材料互相填充缝隙,形成了表观密度越来越增大的混凝土。从试验3组到试验5组,随着最大粒径和平均粒径不断变少,混凝土表观密度虽然仍有增加,但卵石在混凝土中的骨架作用减弱,同时,混凝土的塌落度降低,混凝土的粘聚力降低,致使混凝土的测试强度反而降低。
  四、结语
  试验结果表明:级配良好的卵石不但使混凝土有良好的工作性,还使混凝土具有较高的强度,粒径过大或者过小,均无法获得较高的强度。施工企业若要较好地控制混凝土的施工质量应通过试验确定所需的最佳颗粒级配。

参考文献:
[1]李勇.加载速率、干湿状态对混凝土强度的影响[J].福建建材,2017,(3):13-16.
[2]张小利.水泥混凝土骨料级配对混凝土强度的影响[J].科技风,2013,(4):162.
[3]GB50081-2002,普通混凝土力学性能试验方法标准[S].
[4]GBT14684-2011,建设用砂[S].
[5]GBT50107-2010,混凝土强度检验评定标准[S].

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